(57)【要約】  X軸コイル及びY軸コイルを巻回するための矩形状の胴部と、胴部から対角線上に一体的に延在するフランジ部とを有する第一及び第二のコア部材と、環状部とそれから対角線上に延在する突出部を有するボビンとを具備し、ボビンの突出部にはX軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルの端部に接続される端子部材が設けられており、第一のコア部材の胴部と第二のコア部材の胴部の少なくとも一部とが隣接するように、ボビンの環状部は、一方の側から第一のコア部材を配置するスペースとして機能するとともに、他方の側から第二のコア部材の胴部の少なくとも一部を受承し、ボビンの突出部と第二のコア部材のフランジ部との間にZ軸コイルを巻回するためのスペースが形成されているコア組立体。
2011129347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三軸アンテナ用コア組立体であって、
X軸コイル及びY軸コイルを巻回するための胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在するフランジ部とを有する第一のコア部材と、
X軸コイル及びY軸コイルを巻回するための胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在するフランジ部とを有する第二のコア部材と、
環状部とそれから対角線上に一体的に延在する突出部とを有するボビンとを具備し、
前記ボビンの突出部にはX軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルの端部に接続される端子部材が設けられており、
前記第一のコア部材の胴部と前記第二のコア部材の胴部の少なくとも一部とが隣接するように、前記ボビンの環状部は、一方の側から前記第一のコア部材を配置するスペースとして機能するとともに、他方の側から前記第二のコア部材の胴部の少なくとも一部を受承し、
前記ボビンの突出部と前記第一又は第二のコア部材のフランジ部との間にZ軸コイルを巻回するためのスペースが形成されていることを特徴とするコア組立体。
【請求項２】
請求項1に記載のコア組立体において、前記第一のコア部材は平板状であり、前記第二のコア部材はフランジ部より厚い胴部を有することを特徴とするコア組立体。
【請求項３】
請求項1又は2に記載のコア組立体において、前記ボビンの突出部に設けられた前記端子部材は、前記X軸コイル及び前記Y軸コイルとZ方向に重ならない位置にあることを特徴とするコア組立体。
【請求項４】
請求項1〜3のいずれかに記載のコア組立体において、
前記第一のコア部材は、矩形状の胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在するフランジ部とを有する薄い平板状であり、
前記第二のコア部材は、前記第一のコア部材より厚い矩形状の胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在する薄い矩形状フランジ部とを有し、
前記ボビンは、少なくとも中央部が矩形状の環状部と、前記環状部の角から対角線上に一体的に延在する矩形状突出部とを有することを特徴とするコア組立体。
【請求項５】
請求項4に記載のコア組立体において、前記ボビンの環状部の中央矩形部分は、前記第二のコア部材の矩形状胴部全体を受承するスペースを形成するように垂直に延在する薄い平板状であり、もって前記X軸コイル及び前記Y軸コイルは前記第一のコア部材の矩形状胴部と前記ボビンの環状部に巻回され、前記Z軸コイルは前記ボビンの矩形状突出部と前記第二のコア部材の矩形状フランジ部との間で前記ボビンの環状部に巻回されることを特徴とするコア組立体。
【請求項６】
請求項4に記載のコア組立体において、前記第二のコア部材の矩形状胴部の一部に平坦な突出部が設けられており、前記ボビンの環状部の中央矩形部分は、前記第二のコア部材の矩形状胴部の平坦な突出部を受承するスペースを形成するように水平に延在する薄い平板状であり、もって前記X軸コイル及び前記Y軸コイルは前記第一のコア部材の矩形状胴部と前記第二のコア部材の矩形状胴部に巻回され、前記Z軸コイルは前記ボビンの矩形状突出部と前記第二のコア部材の矩形状フランジ部との間で前記第二のコア部材の矩形状胴部に巻回されることを特徴とするコア組立体。
【請求項７】
請求項6に記載のコア組立体において、前記第二のコア部材の矩形状胴部の角に、前記矩形状フランジ部の一部と重なる扇状突出部が設けられており、前記Z軸コイルは前記第二のコア部材の扇状突出部に巻回されることを特徴とするコア組立体。
【請求項８】
請求項4〜7のいずれかに記載のコア組立体において、前記第二のコア部材の矩形状フランジ部と前記ボビンの矩形状突出部により矩形状輪郭を有することを特徴とするコア組立体。
【請求項９】
請求項1〜8のいずれかに記載のコア組立体にX軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルが巻回されており、各コイルの端部が前記端子部材に接続されていることを特徴とする三軸アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドアキー等に内蔵される三軸アンテナ、及びこれに用いるコア組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や住宅のドアキー、エンジン始動キー等として無線を利用した電子キーの普及が著しい。例えばドアキー用電子キーの場合、人が携帯する認証用電子キーはドアのキー装置から出た低周波のリクエスト信号を受信して、UHF（Ultra-High Frequency：極超短波）の応答信号を送信し、UHF信号を受信したドアのキー装置はIDの認証を行う。エンジンの始動認証を行うイモビライザー等では、LF（Low Frequency：長波）の通信によりIDの認証を行う。このような電子キーの送受信に用いられる低周波は、LF（Low Frequency：長波）だけでなく、VLF（Very Low Frequency：超長波）及びMF（Middle Frequency：中波）も含む。【０００３】
認証用電子キーに内蔵される低周波信号の受信アンテナは主に軟磁性コアに巻線を施したコイルアンテナであるが、指向性のために方向によっては送受信の性能が不十分である。指向性を低減して三次元方向の電磁波を全て効率よく検出できるように、認証用電子キーにX軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルを組み合わせた三軸アンテナが使用されている。【０００４】
特開2004-015168号は、図24(a)〜図24(d) に示すように、第一〜第三の溝部301，302，303を有する円板状の軟磁性コア300と、第一〜第三の溝部301，302，303に順に巻回したX軸コイル311、Y軸コイル312及びZ軸コイル313を有する無指向性の受信アンテナを開示している。また特開2004-015168号は、図24(e) 及び図24(f)に示すように、X軸コイル及びY軸コイルを巻回するための第一及び第二の溝部331，332を有する円板状の軟磁性コア片330と、Z軸コイルを巻回するための第三の溝部343を有するリング状の軟磁性コア片340とを組み合わせたコアも開示している。これらのコアは1つ又は2つのコア片により形成できるので、部品点数を削減でき、小型化しやすい。しかし、図24(a)〜図24(d) に示す一体的な円板状軟磁性コア300は、三方向の溝部を有する複雑な形状を有するために、プレス成形により製造することができない。それは図24(e) 及び図24(f)に示す組合せコアでも同じである。その上、特開2004-015168号の受信アンテナはボビンを有さないので、端子部材を一体的に具備できない。コア自体に端子部材を接着すると、接着強度が十分に確保できなかったり、コアに応力がかかって破損したりする恐れがある。【０００５】
特開2007-151154号は、図25に示すように、十字状のケーシング400と、ケーシング400の十字状の凹部410内に直交するように配置された一対のコア片421，422と、一方のコア片421に巻回された一対のX軸コイル431と、他方のコア片422に巻回された一対のY軸コイル432と、十字状のケーシング400の外周に巻回されたZ軸コイル433とを有する三軸アンテナを開示している。しかし、この三軸アンテナは両コア片421，422が十字状のケーシング400に収容される構造を有するので、アンテナの設置面積当たりのコア片の体積を十分に大きくすることができず、受信感度が不十分であるだけでなく、X軸コイル431を巻回するコア片421とY軸コイル432を巻回するコア片422とを十字状のケーシング400内で重ねているので、薄型化が困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は、小さな設置面積でも高い受信感度が得られ、プレス成形可能な形状のコアも用いるために安価に製造できる薄型の三軸アンテナ、及びそれに用いるコア組立体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の三軸アンテナ用コア組立体は、
X軸コイル及びY軸コイルを巻回するための胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在するフランジ部とを有する第一のコア部材と、
X軸コイル及びY軸コイルを巻回するための胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在するフランジ部とを有する第二のコア部材と、
環状部とそれから対角線上に一体的に延在する突出部とを有するボビンとを具備し、
前記ボビンの突出部にはX軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルの端部に接続される端子部材が設けられており、
前記第一のコア部材の胴部と前記第二のコア部材の胴部の少なくとも一部とが隣接するように、前記ボビンの環状部は、一方の側から前記第一のコア部材を配置するスペースとして機能するとともに、他方の側から前記第二のコア部材の胴部の少なくとも一部を受承し、
前記ボビンの突出部と前記第一又は第二のコア部材のフランジ部との間にZ軸コイルを巻回するためのスペースが形成されていることを特徴とする。【０００８】
前記第一のコア部材は平板状であり、前記第二のコア部材はフランジ部より厚い胴部を有するのが好ましい。【０００９】
前記ボビンの突出部に設けられた前記端子部材は、前記X軸コイル及び前記Y軸コイルとZ方向に重ならない位置にあるのが好ましい。【００１０】
前記第一のコア部材は、矩形状の胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在するフランジ部とを有する薄い平板状であり、
前記第二のコア部材は、前記第一のコア部材より厚い矩形状の胴部と、前記胴部から対角線上に一体的に延在する薄い矩形状フランジ部とを有し、
前記ボビンは、少なくとも中央部が矩形状の環状部と、前記環状部から対角線上に一体的に延在する矩形状突出部とを有するのが好ましい。【００１１】
本明細書では「矩形状」は完全な長方形又は正方形に限定されず、角が曲面状になっている長方形又は正方形も含む。【００１２】
前記ボビンの環状部の中央矩形部分は、前記第二のコア部材の矩形状胴部全体を受承するスペースを形成するように垂直に延在する薄い平板状であり、もって前記X軸コイル及び前記Y軸コイルは前記第一のコア部材の矩形状胴部と前記ボビンの環状部に巻回され、前記Z軸コイルは前記ボビンの矩形状突出部と前記第二のコア部材の矩形状フランジ部との間で前記ボビンの環状部に巻回されるのが好ましい。【００１３】
前記第二のコア部材の矩形状胴部の一部に平坦な突出部が設けられており、前記ボビンの環状部の中央矩形部分は、前記第二のコア部材の矩形状胴部の平坦な突出部を受承するスペースを形成するように水平に延在する薄い平板状であり、もって前記X軸コイル及び前記Y軸コイルは前記第一のコア部材の矩形状胴部と前記第二のコア部材の矩形状胴部に巻回され、前記Z軸コイルは前記ボビンの矩形状突出部と前記第二のコア部材の矩形状フランジ部との間で前記第二のコア部材の矩形状胴部に巻回されるのが好ましい。【００１４】
前記第二のコア部材の矩形状胴部の角に、前記矩形状フランジ部の一部と重なる扇状突出部が設けられており、前記Z軸コイルは前記第二のコア部材の扇状突出部に巻回されるのが好ましい。【００１５】
前記第二のコア部材の矩形状フランジ部と前記ボビンの矩形状突出部により矩形状輪郭を有するのが好ましい。【００１６】
本発明の三軸アンテナは、上記コア組立体にX軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルが巻回されており、各コイルの端部が前記端子部材に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
ボビンを介して一対のコア部材を組み合わせてなるコア組立体に三方向のコイルを巻回してなる本発明の三軸アンテナは、薄型で小さな設置面積でも高い受信感度が得られ、プレス成形可能な形状のコアも用いるために安価に製造できる。そのため、小型化及び薄型化が必要な各種の電子キーに好適である。本発明の三軸アンテナは主に300 kHz以下の受信アンテナに好適である。このような特徴を有する本発明の三軸アンテナは、自動車や住居のキーを開閉する認証用電子キーだけでなく、例えば時刻情報を含む電磁波の中で磁界成分を受信して時刻を合わせる電波時計、又は電磁波に載せられた変調信号によって情報を授受するRFIDタグシステム等にも用いることができる。【００１８】
さらに、例えば自動車のキーレスエントリーシステムで自動車からの電波により充電及び発信できるアンテナにする場合、第一及び第二のコア部材のフランジ部の大きさを異ならせると、小さいフランジ部側に電波を送信しやすいので、送受信用アンテナとして用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施形態による三軸アンテナを示す斜視図である。
【図２（ａ）】図1の三軸アンテナに用いるコア組立体を示す斜視図である。
【図２（ｂ）】図1の三軸アンテナに用いるコア組立体を示す平面図である。
【図３（ａ）】図2のコア組立体を構成する第一及び第二のコア部材を示す斜視図である。
【図３（ｂ）】図2のコア組立体を構成する第一及び第二のコア部材を組み合わせた状態を示す平面図である。
【図４】図2のコア組立体を構成する第一のコア部材を示す平面図である。
【図５（ａ）】図2のコア組立体を構成する第二のコア部材を示す斜視図である。
【図５（ｂ）】図2のコア組立体を構成する第二のコア部材を示す平面図である。
【図５（ｃ）】図2のコア組立体を構成する第二のコア部材を示す底面図である。
【図６（ａ）】図2のコア組立体を構成するボビンを示す斜視図である。
【図６（ｂ）】図2のコア組立体を構成するボビンを示す平面図である。
【図６（ｃ）】図2のコア組立体を構成するボビンを示す底面図である。
【図７（ａ）】図2(b) の線分A-Aに沿って得られた分解断面図である。
【図７（ｂ）】図2(b) のA-A断面図である。
【図７（ｃ）】図2(b) のA-A断面図においてコイルを巻回した状態を示す断面図である。
【図８（ａ）】図2(b) の線分B-Bに沿って得られた分解断面図である。
【図８（ｂ）】図2(b) のB-B断面図である。
【図８（ｃ）】図2(b) のB-B断面図においてコイルを巻回した状態を示す断面図である。
【図９（ａ）】本発明の第二の実施形態によるコア組立体を示す斜視図である。
【図９（ｂ）】本発明の第二の実施形態によるコア組立体を示す平面図である。
【図１０（ａ）】図9(a) のコア組立体を構成する第一及び第二のコア部材を示す斜視図である。
【図１０（ｂ）】図9(a) のコア組立体を構成する第一及び第二のコア部材を組み合わせた状態を示す平面図である。
【図１１】図9(a) のコア組立体を構成する第一のコア部材を示す平面図である。
【図１２（ａ）】図9(a) のコア組立体を構成する第二のコア部材を示す斜視図である。
【図１２（ｂ）】図9(a) のコア組立体を構成する第二のコア部材を示す平面図である。
【図１２（ｃ）】図9(a) のコア組立体を構成する第二のコア部材を示す底面図である。
【図１３（ａ）】図9(a) のコア組立体を構成するボビンを示す斜視図である。
【図１３（ｂ）】図9(a) のコア組立体を構成するボビンを示す平面図である。
【図１３（ｃ）】図9(a) のコア組立体を構成するボビンを示す底面図である。
【図１４（ａ）】図9(b) の線分C-Cに沿って得られた分解断面図である。
【図１４（ｂ）】図9(b) のC-C断面図である。
【図１４（ｃ）】図9(b) のC-C断面図においてコイルを巻回した状態を示す断面図である。
【図１５（ａ）】図9(b) の線分D-Dに沿って得られた分解断面図である。
【図１５（ｂ）】図9(b) のD-D断面図である。
【図１５（ｃ）】図9(b) のD-D断面図においてコイルを巻回した状態を示す断面図である。
【図１６（ａ）】本発明の第三の実施形態によるボビンを示す斜視図である。
【図１６（ｂ）】本発明の第三の実施形態によるボビンを示す平面図である。
【図１６（ｃ）】本発明の第三の実施形態によるボビンを示す底面図である。
【図１７】三軸アンテナ部品の製造に用いるためにボビンを一体成形したフレームを示す斜視図である。
【図１８（ａ）】端子部材を折り曲げる前の三軸アンテナ部品を示す斜視図である。
【図１８（ｂ）】端子部材を折り曲げた三軸アンテナ部品を示す斜視図である。
【図１９】三軸アンテナを用いた受信回路を示す図である。
【図２０】実施例1の第一及び第二のコア部材の寸法を示す斜視図である。
【図２１】実施例1の第一のコア部材の寸法を示す平面図である。
【図２２（ａ）】実施例1の第二のコア部材の寸法を示す斜視図である。
【図２２（ｂ）】実施例1の第二のコア部材の寸法を示す平面図である。
【図２３（ａ）】実施例1のボビンの寸法を示す斜視図である。
【図２３（ｂ）】実施例1のボビンの寸法を示す平面図である。
【図２４（ａ）】特開2004-015168号に開示の三軸アンテナに用いるコアを示す正面図である。
【図２４（ｂ）】図24(a)のコアの側面図である。
【図２４（ｃ）】特開2004-015168号に開示の三軸アンテナを示す正面図である。
【図２４（ｄ）】図24(c)の三軸アンテナの側面図である。
【図２４（ｅ）】特開2004-015168号に開示の別の三軸アンテナに用いるコア片を示す正面図である。
【図２４（ｆ）】特開2004-015168号に開示の別の三軸アンテナに用いるコア組立体を示す正面図である。
【図２５】特開2007-151154号に開示の三軸アンテナを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態を添付図面を参照して以下詳細に説明するが、本発明はこれら
に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更可能である。
【００２１】
[1] 第一の実施形態
図1は本発明の第一の実施形態による三軸アンテナを示し、図2(a) 及び図2(b) は三軸アンテナを構成するコア組立体10を示す。三軸アンテナ1は、第一及び第二のコア部材2，3及びボビン4からなるコア組立体10と、三次元方向の電磁波を受信するためにコア組立体10に巻かれたX軸コイル5a、Y軸コイル5b及びZ軸コイル5cとを具備する。コア組立体10では、第一及び第二のコア部材2，3を固定するとともにZ軸コイル5cを巻き付けるためのスペースを確保するためのボビン4が第一のコア部材2と第二のコア部材3との間に設けられている。
【００２２】
図3(a)、図3(b) 及び図4に示すように、第一のコア部材2は平坦な底面を有する薄い一体的な平板状であり、ほぼ正方形状の胴部20と、胴部20の4つの角からそれぞれX-Y面内で対角線方向（直交する4方向）に一体的に突出する扇状フランジ部21a，21b，21c，21dとを有する。胴部20は、X軸コイル5aが巻き付けられる側面22a，22bと、Y軸コイル5bが巻き付けられる側面23a，23bとを有する。本実施形態では、胴部20と扇状フランジ部21a，21b，21c，21dとは同じ厚さである。
【００２３】
第一のコア部材2とZ方向に重なる第二のコア部材3は、図3(a)、図3(b)、図5(a) 及び図5(b) に示すように、第一のコア部材2より厚い胴部30と、胴部30の4つの角からそれぞれX-Y面内で対角線方向（直交する4方向）に一体的に突出する扇状突出部32a，32b，32c，32d（胴部30と同じ厚さを有する）と、各扇状突出部32a，32b，32c，32dの下端部からX-Y面内で対角線方向（直交する4方向）に一体的に突出するほぼ矩形状のフランジ部31a，31b，31c，31dとを有する。胴部30は、X軸コイル5aが巻き付けられる側面34a，34bと、Y軸コイル5bが巻き付けられる側面35a，35bとを有する。本実施形態では、第二のコア部材3の胴部30、扇状突出部32a，32b，32c，32d及び矩形状フランジ部31a，31b，31c，31dは同一平面上の底面と、それぞれ平坦な上面とを有する。従って、第一及び第二のコア部材2，3は平坦な面で接触する。図5(c) に示すように、第二のコア部材3の底面には、側面34a，34bを連結する浅い溝37が形成されている。溝37はX軸コイル5aを受承する。
【００２４】
第二のコア部材3の各矩形状フランジ部31a，31b，31c，31dの外側の2辺（例えば矩形状フランジ部31aの2辺33a，33a）は直交するので、第二のコア部材3の輪郭は全体的にほぼ矩形（例えば正方形）である。また図3(b) に示すように、第一のコア部材2の扇状フランジ部21a，21b，21c，21dが形成する円周状輪郭の直径は第二のコア部材3の矩形状フランジ部31a，31b，31c，31dが形成する矩形（例えば正方形）の辺より短いので、第一のコア部材2と第二のコア部材3とをZ方向に重ねたとき、第一のコア部材2は第二のコア部材3の内側に位置する。
【００２５】
図6(a)〜図6(c) に示すように、ボビン4は、垂直な矩形状（例えば正方形状）の環状部41と、垂直矩形状環状部41の4つの角に一体的に設けられた矩形状突出部42a，42b，42c，42dとを有する。各矩形状突出部42a，42b，42c，42dは、垂直矩形状環状部41の各端部から直角方向に拡開するように真っ直ぐ延びる同じ高さの直線状垂直壁部41’と、両直線状垂直壁部41’に連結するZ軸を中心とする円弧状で同じ高さの垂直壁部41”と、各円弧状垂直壁部41”の上面から水平に延在する薄い扇状平坦部421a，421b，421c，421dと、各扇状平坦部421a，421b，421c，421dより高い（厚い）突出部本体422a，422b，422c，422dとを一体的に有する。各直線状垂直壁部41’及び各扇状平坦部421a，421b，421c，421dの上面は垂直矩形状環状部41の上面と同じ高さにある。各円弧状垂直壁部41”は、垂直（Z方向）でZ軸を中心とする円弧状の環状内面44a，44b，44c，44d及び円弧状環状外面46a，46b，46c，46dを有する。従って、スペース41aは、4つの垂直矩形状環状部41により形成された矩形状（例えば正方形状）のスペースと、一対の直線状垂直壁部41’と各円弧状環状内面44a，44b，44c，44dにより形成された各扇状スペースとからなる。また各突出部本体422a，422b，422c，422dの内周辺は、垂直（Z方向）でZ軸を中心とする円弧状の環状内面45a，45b，45c，45dに連結している。
【００２６】
各突出部本体422a，422b，422c，422dには、回路基板と電気的に接続される端子部材43a，43b，43c，43dが固定されている。各端子部材は各突出部本体422a，422b，422c，422d内で90°に折られており、両端部が側面に露出するように樹脂でインサート成形することにより固定されている。ボビン4の両側からX軸コイル5a、Y軸コイル5b及びZ軸コイル5cの端部を端子部材43a，43b，43c，43dに接続できるので、ボビン4を90°回転させなくとも一度の工程でコイルの接続作業を完了でき、量産性に優れている。図示の例では、各端子部材43a，43b，43c，43dの一方の端部は折り曲げられて各突出部本体422a，422b，422c，422dの上面に延在し、回路基板の電極に接続される。また各端子部材43a，43b，43c，43dの他方の端部は側面に露出し、各コイルの端部に接続される。
【００２７】
三軸アンテナ1の低背化を目的とした場合、端子部材43a，43b，43c，43dはボビン4の側面に露出させるのが好ましい。端子部材43a，43b，43c，43dが大きすぎると磁気シールドとして機能し、X軸コイル5a、Y軸コイル5b及びZ軸コイル5cの内部を通る磁束を弱めるので、できるだけ小さくするのが好ましい。また端子部材43a，43b，43c，43dは、X軸コイル5a、Y軸コイル5b及びZ軸コイル5cと重ならない位置に配置するのが好ましい。
【００２８】
図7(a)、図7(b)、図8(a) 及び図8(b) に示すように、第一のコア部材2の扇状フランジ部21a，21b，21c，21dの円弧状輪郭の直径はボビン4の突出部本体422a，422b，422c，422dの円弧状内面45a，45b，45c，45dの直径より僅かに小さいので、扇状フランジ部21a，21b，21c，21dと円弧状内面45a，45b，45c，45dとの間に僅かな隙間をもって、第一のコア部材2はボビン4の垂直矩形状環状部41及び扇状平坦部421a，421b，421c，421dにより形成されるスペースに受承される。
【００２９】
図7(a)、図7(b)、図8(a) 及び図8(b) に示すように、第二のコア部材3の矩形状胴部30はボビン4の垂直矩形状環状部41の内面より僅かに小さいく、また第二のコア部材3の扇状突出部32a，32b，32c，32dの輪郭はボビン4の直線状垂直壁部41’及び環状内面44a，44b，44c，44dにより形成される輪郭より僅かに小さいので、第二のコア部材3の矩形状胴部30及び扇状突出部32a，32b，32c，32dはボビン4のスペース41aに僅かな隙間で受承される。ボビン4の垂直矩形状環状部41、直線状垂直壁部41’及び環状内面44a，44b，44c，44dの高さは第二のコア部材3の胴部30及び扇状突出部32a，32b，32c，32dの上面と矩形状フランジ部31a，31b，31c，31dの上面との差にほぼ等しい。従って、第二のコア部材3の胴部30及び扇状突出部32a，32b，32c，32dがボビン4の垂直矩形状環状部41、直線状垂直壁部41’及び環状内面44a，44b，44c，44dに受承されたとき、胴部30及び扇状突出部32a，32b，32c，32dの上面はボビン4の垂直矩形状環状部41、直線状垂直壁部41’及び扇状平坦部421a，421b，421c，421dの上面とほぼ同じ平面上に位置する。
【００３０】
さらに、第一のコア部材2の胴部20の底面と第二のコア部材3の胴部30の上面とは、ほぼ同じ大きさでかつほぼ同じ位置にあるので、胴部20及び30はほぼ完全に重なる。両胴部20及び30がほぼ完全に重なった状態で、第一のコア部材2の平坦な底面は、第二のコア部材3の胴部30及び環状内面44a，44b，44c，44dの上面及びボビン4の扇状平坦部421a，421b，421c，421dの上面にほぼ接触する。これにより磁束が効率よく流れる。第一及び第二のコア部材2，3は直接接触するのが好ましいが、磁束の流れをほとんど阻害しない程度の磁気ギャップがあっても良い。磁気ギャップは樹脂接着層でもボビン4の一部でも良い。樹脂接着層からなる磁気ギャップの場合、100μm以下であれば電気的に直接接触した状態と変わらない。磁気ギャップは50μm以下が好ましい。
【００３１】
第二のコア部材3の矩形状フランジ部31a，31b，31c，31dが形成する矩形状の輪郭は、ボビン4の矩形状突出部42a，42b，42c，42dが形成する矩形状の輪郭とほぼ同じであるので、第二のコア部材3とボビン4はZ方向にほぼ完全に重なる。また、円弧状内面45a，45b，45c，45dとの僅かな隙間でボビン4に受承される第一のコア部材2は第二のコア部材3よりX-Y面で内側に配置される。従って、ボビン4の両面から第一及び第二のコア部材2，3を組み合わせると、外径がほぼ矩形のコア組立体10が得られる。ボビン4の矩形状突出部42a，42b，42c，42dに設けられた端子部材43a，43b，43c，43dは、コア組立体10の矩形の輪郭内に位置する。
【００３２】
図2(a)、図2(b) 及び図3(a) に示すように、コア組立体10の辺にはX方向及びY方向の凹部が設けられているので、第一のコア部材2の側面22a，22b及び第二のコア部材3の側面34a、34bが面する一対の凹部にX方向を軸とするコイル（X軸コイル）5aを巻回し、第一のコア部材2の側面23a，23b及び第二のコア部材3の側面35a、35bが面する一対の凹部にY方向を軸とするコイル（Y軸コイル）5bを巻回する。またボビン4の円弧状垂直壁部41”の円弧状環状外面46a，46b，46c，46dに、Z方向を軸とするコイル（Z軸コイル）5cを巻回する。円弧状環状外面46a，46b，46c，46dは、X軸コイル5a及びY軸コイル5bを巻回する垂直矩形状環状部41より外側に位置するので、X軸コイル5a及びY軸コイル5bを垂直矩形状環状部41及び第一のコア部材2の側面22a，22b，23a，23bに巻回した後に、X軸コイル5a及びY軸コイル5bと接触させずにZ軸コイル5cを円弧状環状外面46a，46b，46c，46dに容易に巻回することができる。
【００３３】
第一の実施形態による三軸アンテナを組み立てるには、図7(a)、図7(b)、図8(a) 及び図8(b) に示すように、ボビン4の垂直矩形状環状部41、直線状垂直壁部41’及び円弧状垂直壁部41”により形成されたスペース41aに下から第二のコア部材3の胴部30及び扇状突出部32a，32b，32c，32dを挿入するとともに、ボビン4の垂直矩形状環状部41、直線状垂直壁部41’及び扇状平坦部421a，421b，421c，421dにより形成されるスペースに上から第一のコア部材2を挿入する。垂直矩形状環状部41内で接触する第一のコア部材2の胴部20と第二のコア部材3の胴部30とを接着しても良い。勿論、第一のコア部材2とボビン4の扇状平坦部421a，421b，421c，421dとを接着しても良い。このようにしてコア組立体10を得る。
【００３４】
1つの端子部材（例えば43a）に銅線の端部を半田等で接続し、ボビン4のX方向の垂直矩形状環状部41（第一及び第二のコア部材2，3の側面22a，22b，34a，34bが面する側）に巻回してX軸コイル5aを形成し、別の端子部材43cに銅線の他方の端部を接続する。次いで、端子部材43bに銅線の端部を接続し、ボビン4のY方向の垂直矩形状環状部41（第一及び第二のコア部材2，3の側面23a，23b，35a，35bが面する側）に巻回してY軸コイル5bを形成し、別の端子部材43cに銅線の他方の端部を接続する。最後に端子部材43dに銅線を接続し、ボビン4の円弧状垂直壁部41”の円弧状環状外面46a，46b，46c，46dに巻回してZ軸コイル5cを形成し、別の端子部材43cに銅線の他方の端部を接続する。このように、端子部材43cはX軸コイル5a、Y軸コイル5b及びZ軸コイル5cの共通端部となる。
【００３５】
[2] 第二の実施形態
図9(a) 及び図9(b) は本発明の第二の実施形態によるコア組立体110を示し、図10(a) 及び図10(b) はコア組立体110を構成する第一及び第二のコア部材12，13の組合せを示し、図11は第一のコア部材12を示し、図12(a)〜図12(c) は第二のコア部材13を示し、図13(a)〜図13(c) はボビン14を示す。図9〜図13では、第一の実施形態に対応する部材及び部分に第一の実施形態の参照番号の頭に「1」を追加した参照番号を付与している。従って、例えば第一のコア部材12のフランジ部121aは第一の実施形態における第一のコア部材2のフランジ部21aに対応する。第一の実施形態と共通する部材及び部分については第一の実施形態の説明が当てはまるので、第二の実施形態に特有の構成についてのみ以下詳細に説明する。
【００３６】
第一のコア部材12は、胴部120の上面にX方向の溝125が形成されている以外、実質的に第一の実施形態の第一のコア部材2と同じ形状を有する。第二のコア部材13は、胴部130の上面の中央部に平坦な矩形状（例えば正方形状）の突出部135が形成されている以外、実質的に第一の実施形態の第二のコア部材3と同じ形状を有する。図示の例では、胴部130の角からから対角線上に一体的に延在する扇状突出部132a，132b，132c，132dは第一の実施形態の扇状突出部32a，32b，32c，32dより小さい。しかし、扇状突出部132a，132b，132c，132dの円弧状外周面136a，136b，136c，136dにZ軸コイルを巻回するので、X軸コイル及びY軸コイルとZ軸コイルとの位置関係に応じて扇状突出部132a，132b，132c，132dの大きさを適宜設定することができる。
【００３７】
ボビン14は、矩形状環状部141が中心に矩形状（例えば正方形状）のスペース141aを有し、かつ水平の平板状である以外、実質的に第一の実施形態のボビン4と同じ形状を有する。ボビン14にはZ軸コイルを巻回する円弧状環状外面がないので、第二のコア部材13の扇状突出部132a，132b，132c，132dの円弧状外周面136a，136b，136c，136dにZ軸コイルを巻回する。
【００３８】
図14(a)、図14(b)、図15(a) 及び図15(b) に示すように、第一のコア部材12の扇状フランジ部121a，121b，121c，121dの円弧状輪郭の直径はボビン14の突出部本体1422a，1422b，1422c，1422dの円弧状内面145a，145b，145c，145dの直径より僅かに小さいので、第一のコア部材12は円弧状内面145a，145b，145c，145dとの僅かな隙間でボビン14の水平矩形状環状部141及び扇状平坦部1421a，1421b，1421c，1421d上に配置される。
【００３９】
図14(a)、図14(b)、図15(a) 及び図15(b) に示すように、第二のコア部材13の矩形状胴部130の上面の平坦な矩形状突出部135はボビン14の水平矩形状環状部141により形成された中央の矩形状スペース141aの内面より僅かに小さいので、第二のコア部材13の矩形状突出部135はボビン14の矩形状スペース141aに僅かな隙間で受承される。矩形状突出部135の高さはボビン14の水平矩形状環状部141の厚さにほぼ等しいので、第二のコア部材13の矩形状突出部135の上面はボビン14の水平矩形状環状部141の上面とほぼ同じ平面上に位置し、第一のコア部材12の底面と直接接触する。第二のコア部材13の矩形状胴部130のうち矩形状突出部135以外の部分では第一のコア部材12との間に水平矩形状環状部141が介在するので、水平矩形状環状部141はできるだけ薄いのが好ましい。水平矩形状環状部141の厚さは好ましくは1 mm以下である。
【００４０】
第二のコア部材13の矩形状フランジ部131a，131b，131c，131dが形成する矩形状の輪郭は、ボビン14の矩形状突出部142a，142b，142c，142dが形成する矩形状の輪郭とほぼ同じであるので、第二のコア部材13とボビン14はZ方向にほぼ完全に重なる。また、円弧状内面145a，145b，145c，145dとの僅かな隙間でボビン14に受承される第一のコア部材12は第二のコア部材13よりX-Y面で内側に配置される。従って、ボビン14の両面から第一及び第二のコア部材12，13を組み合わせると、外径がほぼ矩形のコア組立体110が得られる。ボビン14の矩形状突出部142a，142b，142c，142dに設けられた端子部材143a，143b，143c，143dは、コア組立体110の矩形の輪郭内に位置する。
【００４１】
図9に示すように、コア組立体110の辺にはX方向及びY方向の凹部が設けられているので、第一のコア部材12の側面122a，122b及び第二のコア部材13の側面134a、134bが面する一対の凹部にX軸コイルを巻回し、第一のコア部材12の側面123a，123b及び第二のコア部材13の側面135a、135bが面する一対の凹部にY軸コイルを巻回する。また第二のコア部材13の円弧状外周面136a，136b，136c，136dにZ軸コイルを巻回する。第一のコア部材12の上面の溝125により、X軸コイルの位置決めが容易である。第二のコア部材13の円弧状外周面136a，136b，136c，136dは、X軸コイル及びY軸コイルを巻回する第一のコア部材12の側面122a，122b，123a，123b及び第二のコア部材13の側面134a、134b，135a、135bより外側に位置するので、X軸コイル及びY軸コイルを巻回した後に、X軸コイル及びY軸コイルと接触させずにZ軸コイルを円弧状外周面136a，136b，136c，136dに容易に巻回することができる。X軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルをコア組立体110に巻回した状態を図14(c) 及び図15(c) に示す。
【００４２】
[3] 第三の実施形態
図16(a)〜図16(c) に示すように、本実施形態のボビン24は、各矩形状突出部242a，242b，242c，242dに2つの端子部材243a及び243a’，243b及び243b’，243c及び243c’，243d及び243d’を有し、全体で8個の端子部材を有する以外、第二の実施形態のボビン14と実質的に同じである。例えば、X軸コイルの一方の端部は243aに接続され、他方の端部は243a'に接続される。Y軸コイルの一方の端部は243bに接続され、他方の端部は243b'に接続される。Z軸コイルの一方の端部は243cに接続され、他方の端部は243c'に接続される。残りの端子部材243d，243d'はダミー端子であり、回路基板の電極との接続箇所を増やして三軸アンテナが回路基板から剥離しにくくする。
【００４３】
以上説明した本発明の三軸アンテナは、輪郭がほぼ矩形（例えば正方形）の第二のコア部材を有するので、回路基板上の同じスペースに配置したとき配置スペース全体に第一及び第二のコア部材のフランジ部が広がり、円形状アンテナより磁束を捕らえる面積が広く、受信感度が高い。
【００４４】
第一及び第二のコア部材は一般に磁性体により形成するが、磁性体としてはフェライト焼結体の他に、Fe基アモルファス合金、Co基アモルファス合金、50 nm以下の平均結晶粒径を有するFe基又はCo基のナノ結晶合金等の軟磁性材料の粉末と樹脂とからなるプレス成形体でも良い。
【００４５】
[4] 三軸アンテナ部品
本発明の三軸アンテナは樹脂モールドして三軸アンテナ部品とするのが好ましい。図17及び図18は、端子部材の数を6個とした以外第二の実施形態と同じ三軸アンテナを樹脂モールドする工程の一例を示す。図17に示すように、水平矩形状環状部141及び矩形状突出部142a，142b，142c，142dを有するボビン14は端子部材143となるフレーム部分7を含む金属製フレーム70と一体的に樹脂成形されている。フレーム70は、例えば銅の下地メッキの上に電解錫メッキを被覆した厚さ0.2 mmの軟磁性燐青銅板を打抜き加工することにより形成される。フレーム70の対向する2辺に複数の位置決め用孔部を有する矩形状枠71，71が一体的に設けられている。
【００４６】
水平矩形状環状部141に接着剤を塗布した後、図10に示す第一及び第二のコア部材12，13を両側から水平矩形状環状部141に固着する。端子部材143のうち各コイルの端部と接続する部分が、曲げ加工した後でボビン14の対向するY方向2辺から0.3 mmだけ突出するとともに、端子部材143の他の部分が対向するX方向2辺から2.6 mmだけ突出するように、フレーム70を切除する。その後、X軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルの巻回、及び各コイル端部の端子部材143への接続を行い、三軸アンテナを製造する。
【００４７】
この三軸アンテナを成形用金型内に配置し、ボビン14及び第一及び第二のコア部材12，13を一体的に樹脂モールドし、X方向に端子部材7の一部が突出する図10(a) に示す三軸アンテナ部品100とすることができる。三軸アンテナ部品100のうち端子部材143の部分には凹部144がある。端子部材143の突出した部分を図10(b) のように三軸アンテナ部品100の凹部144内で折り曲げ、直方体状の三軸アンテナ部品100とする。この樹脂モールドした三軸アンテナ部品100は、例えば11 mm×11 mm×3.5 mmの大きさを有する。
【００４８】
この三軸アンテナ部品100を高さ5 mからコンクリート面へ自然落下させる試験を100回繰り返したが、コイル端部と端子部材143の剥離はなく、かつ各コイルのインダクタンスに変化は見られなかった。
【００４９】
[5] 受信回路
図19は本発明の三軸アンテナを用いる受信回路の一例を示す。簡単化のために、図示の例では各コイルの端部は全て異なる端子部材に接続されている。勿論、幾つかの端子部材を共通端子にしても良い。
【００５０】
三軸アンテナのX軸コイルLx、Y軸コイルLy及びZ軸コイルLzの各々に並列にキャパシタCx、Cy、Czが接続されており、キャパシタCx、Cy、Czの一端はグランドGNDに接続されている。磁束により各コイルに発生した電圧は並列に接続されたキャパシタと共に所望の周波数で共振し、コイルの両端でQ倍（Qは共振回路の特性値）の電圧が発生する。この電圧を増幅回路AMPx、AMPy、AMPzにより増幅し、スイッチ回路81に入力する。スイッチ回路81は検出部（図示せず）を有し、各増幅回路AMPx、AMPy、AMPzから入力された信号の中から選択した最大の信号を変換回路82に出力する。変換回路82は、入力信号を包絡線検波する検波部（図示せず）、及び所定の電圧値を閾値として入力信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部を備えている。このような構成のため、信号がいずれの方向から三軸アンテナに入っても常に受信感度を高く保つことができる。
【００５１】
本発明を以下の実施例により具体的に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００５２】
実施例1及び比較例1
第二の実施形態による三軸アンテナを製造するために、第一及び第二のコア部材12，13をNi-Zn系フェライト（日立金属株式会社製ND50S）のプレス成形により形成した。第一及び第二のコア部材12，13の各部の寸法は図20〜図22に示す通りである。第二のコア部材13の各フランジ部131a，131b，131c，131dは、丸い角部（曲率半径R＝1.5 mm）を有する正方形状である。
【００５３】
ボビン14は、端子部材143a，143b，143c，143dを全芳香族ポリエステル樹脂（住友化学工業株式会社製スミカスーパーLCP E4008）で一体的に射出成形することにより形成した。端子部材143a，143b，143c，143dは燐青銅材を用い、端部がボビン14の側面から突出するようにした。ボビン4の各部の寸法は図23に示す通りである。
【００５４】
線径0.035 mmのエナメル銅線を380ターン（2分割巻）巻回することによりX軸コイル及びY軸コイルを形成し、線径0.04 mmのエナメル被膜銅線を500ターン巻回することによりZ軸コイルを形成した。得られた三軸アンテナは、縦11 mm、横11 mm及び厚さ（高さ）3.5 mmと小型で、約1.0 gと軽量であった。
【００５５】
実施例1の三軸アンテナと、Z方向の投影面積がほぼ同じ図24(a)〜図24(d) に示す特開2004-015168号の三軸アンテナ（比較例1）とのアンテナ感度を129〜139 kHzの範囲で測定した。この周波数範囲内でのアンテナ感度の最大値をアンテナ感度とした。結果を表1に示す。表1から明らかなように、実施例1の三軸アンテナはX方向、Y方向及びZ方向の全てにおいて比較例1の三軸アンテナより高感度であった。
【００５６】
【表１】
2011129347.tif 000003
【００５７】
実施例1の三軸アンテナのコイルのインダクタンス及びアンテナ特性Qはそれぞれ5.0 mH以上及び22.0以上（X軸コイル）、5.0 mH以上及び24.0以上（Y軸コイル）、及び6.0 mH以上及び30.0以上（Z軸コイル）であった。このように本発明の三軸アンテナは、小型でも十分に高いインダクタンスを有するコイルの巻き数を確保でき、かつ高いアンテナ特性Qを有するので、必要な周波数帯域のみ受信できる。
【図１】
2011129347.tif 000004
【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１２（ｃ）】
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【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１３（ｃ）】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１４（ｃ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１６（ｃ）】
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【図１７】
2011129347.tif 000042
【図１８（ａ）】
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【図１８（ｂ）】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２（ａ）】
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【図２２（ｂ）】
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【図２３（ａ）】
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【図２３（ｂ）】
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【図２４（ａ）】
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【図２４（ｂ）】
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【図２４（ｃ）】
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【図２４（ｄ）】
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【図２４（ｅ）】
2011129347.tif 000056
【図２４（ｆ）】
2011129347.tif 000057
【図２５】
2011129347.tif 000058
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第一のコア部材2とZ方向に重なる第二のコア部材3は、図3(a)、図3(b)、図5(a) 及び図5(b) に示すように、第一のコア部材2より厚い胴部30と、胴部30の4つの角からそれぞれX-Y面内で対角線方向（直交する4方向）に一体的に突出する扇状突出部32a，32b，32c，32d（胴部30と同じ厚さを有する）と、各扇状突出部32a，32b，32c，32dの下端部からX-Y面内で対角線方向（直交する4方向）に一体的に突出するほぼ矩形状のフランジ部31a，31b，31c，31dとを有する。胴部30は、X軸コイル5aが巻き付けられる側面34a，34bと、Y軸コイル5bが巻き付けられる側面35a，35bとを有する。本実施形態では、第二のコア部材3の胴部30、扇状突出部32a，32b，32c，32d及び矩形状フランジ部31a，31b，31c，31dは同一平面上の底面と、それぞれ平坦な上面とを有する。従って、第一及び第二のコア部材2，3は平坦な面で接触する。図5(c) に示すように、第二のコア部材3の底面には、側面35a，35bを連結する浅い溝37が形成されている。溝37はY軸コイル5bを受承する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
第一のコア部材12は、胴部120の上面にX方向の溝125が形成されている以外、実質的に第一の実施形態の第一のコア部材2と同じ形状を有する。第二のコア部材13は、胴部130の上面の中央部に平坦な矩形状（例えば正方形状）の突出部135が形成されている以外、実質的に第一の実施形態の第二のコア部材3と同じ形状を有する。図示の例では、胴部130の角から対角線上に一体的に延在する扇状突出部132a，132b，132c，132dは第一の実施形態の扇状突出部32a，32b，32c，32dより小さい。しかし、扇状突出部132a，132b，132c，132dの円弧状外周面136a，136b，136c，136dにZ軸コイルを巻回するので、X軸コイル及びY軸コイルとZ軸コイルとの位置関係に応じて扇状突出部132a，132b，132c，132dの大きさを適宜設定することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図9に示すように、コア組立体110の辺にはX方向及びY方向の凹部が設けられているので、第一のコア部材12の側面122a，122b及び第二のコア部材13の側面134a、134bが面する一対の凹部にX軸コイルを巻回し、第一のコア部材12の側面123a，123b及び第二のコア部材13の側面135a、135bが面する一対の凹部にY軸コイルを巻回する。また第二のコア部材13の円弧状外周面136a，136b，136c，136dにZ軸コイルを巻回する。第一のコア部材12の上面の溝125により、Y軸コイルの位置決めが容易である。第二のコア部材13の円弧状外周面136a，136b，136c，136dは、X軸コイル及びY軸コイルを巻回する第一のコア部材12の側面122a，122b，123a，123b及び第二のコア部材13の側面134a、134b，135a、135bより外側に位置するので、X軸コイル及びY軸コイルを巻回した後に、X軸コイル及びY軸コイルと接触させずにZ軸コイルを円弧状外周面136a，136b，136c，136dに容易に巻回することができる。X軸コイル、Y軸コイル及びZ軸コイルをコア組立体110に巻回した状態を図14(c) 及び図15(c) に示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
この三軸アンテナを成形用金型内に配置し、ボビン14及び第一及び第二のコア部材12，13を一体的に樹脂モールドし、X方向に端子部材7の一部が突出する図18(a) に示す三軸アンテナ部品100とすることができる。三軸アンテナ部品100のうち端子部材143の部分には凹部144がある。端子部材143の突出した部分を図18(b) のように三軸アンテナ部品100の凹部144内で折り曲げ、直方体状の三軸アンテナ部品100とする。この樹脂モールドした三軸アンテナ部品100は、例えば11 mm×11 mm×3.5 mmの大きさを有する。
【国際調査報告】
2011129347.tif 000059
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